新型实验技术的应用.doc

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1、实验六新型实验技术的应用实验内容一：利用微型实验仪器电解水实验设计一、实验目的：1、教学研究目的①激发学生学习化学的兴趣；②培养学生的动手能力和观察能力；③培养学生的操作性思维能力和探究能力；④培养学生的环保意识和绿色化学观念。2、本次实验目的①理解在不同电解质溶液环境中电解水的原理规律；②探究微型实验仪器电解水过程中电极变化原因。二、实验原理：水中存在H+和OH-，在通电的情况下，H+向负极移动，而OH-向正极移动，H+在负极得电子而变成氢气，OH-在水参与下失去电子而得到H+和氧气，得到的H+又移向负极，从而接通外部电源成为

2、回路。酸性条件下电极反应为：负极：4H++4e-==2H2↑正极：2H2O-4e-==4H++O2↑碱性条件下电极反应为：负极：正极：总反应：2H2O2H2↑＋O2↑在纯水中加入不同电解质，电极反应可能会有所不同。三、实验过程1、实验仪器与药品：仪器：多用滴管、井穴板、低压电源、大头针（表面镀镍）、肥皂水、火柴试剂：自来水、Na2SO3溶液、NaOH溶液、CuSO4溶液，NH4Cl溶液，KSCN溶液，H2O2溶液，硫酸溶液。2、实验步骤①在多用滴管中吸取纯水，插入两根大头针作为电极，连接低压电源，观察现象；②当多用滴管中产生较多

3、气泡时，将滴管尖嘴插入井穴板中盛放的肥皂水中，用火柴点燃吹起的肥皂泡，观察实验现象；③实验一段时间后，观察电极（大头针）的变化，解释其变化原因，说明该如何解决问题。④在多用滴管中换取Na2SO3溶液、NaOH溶液，CuSO4溶液和NH4Cl溶液，接通电源，重复步骤②和③。1、实验装置图2、实验记录所用溶液实验现象实验解释电极溶液肥皂泡水负极有少量气泡，正极有绿色絮状物。此时电源显示电流0A，电压14V。溶液变黄。久置后灰绿色沉淀变黑，溶液变清澈产生小且少的一些气泡，无法点燃。大头针上镀有镍，所以电极反应可能为：阳极的反应：Ni→

4、Ni2++2e-阴极的反应：Ni2++2OH-→Ni(OH)2溶液中溶Ni2+所以呈黄色；Ni(OH)2为蓝绿色具有还原性的氢氧化物，久置被空气氧化成NiO(OH)；水做电解质溶液，浓度低，导电效果差，产生的气泡比较少没有爆鸣声。Na2SO3两级都有气泡。电流0.4A，电压14V。溶液变黄绿，最后变黑。有肥皂泡产生，但点燃没有尖锐的爆鸣声。检验Na2SO3中黑色沉淀：①加硫酸溶液，有气泡产生，溶液变无色；②加KSCN溶液，溶液稍微变红；③加H2O2溶液，溶液变为血红色。根据上述检验的实验现象，可以知道黑色沉淀中有SO32-，少量

5、Fe3+和Fe2+。推测由于镍层损坏，大头针的铁裸露出来，电极反应方程式为：阴极的反应：Fe→Fe2++2e-阳极反应：Ni2+、NiO(OH)、SO32-、OH-和Fe2+等相互作用生成某黑色沉淀。收集到的气体中，由于一部分氧气用于氧化Ni(OH)2，所以气体中氢气较纯，爆鸣声不尖锐。氢氧化钠两级都有气泡，负极的气泡比较多。电流1.6A，电压14V。溶液没有明显变化有肥皂泡产生，点燃肥皂泡有明显的爆鸣声。阴极的反应：阳极的反应：实验中没有看到红褐色沉淀，溶液颜色也没有明显变化，证明电极上的Fe并没有溶解，否则通过以下反应能观察

6、到红褐色沉淀：可能由于氢氧化钠溶液浓度的影响，电极上的Fe的电极电势达不到溶解的电极电势，所以没有溶解。CuSO4正极有气泡，负极有红色沉淀。电流为0.3A，电压为14V。溶液颜色变浅有肥皂泡产生，点燃肥皂泡有明显的爆鸣声。阴极的反应：阳极的反应：可能由于大头针上存在杂质，在阳极上形成一个原电池，Cu2++2e-→Cu生成红色的Cu附在阳极上面，由于Cu2+的消耗，溶液的颜色变浅。NH4Cl两级都有气泡产生，电流0.2A，电压14V。溶液逐渐变为浅绿色有肥皂泡产生，但点燃没有尖锐的爆鸣声。阴极的反应：NH4++OH-→NH3↑+

7、H2O阳极的反应：2Cl-→Cl2↑+2e-生成的Cl2溶于水，溶液呈浅黄绿色。三、问题与探究由上述实验现象可知：1.电解自来水是，由于其中可自由移动的离子数量少，因此导电效果很差，看不到明显有气泡产生现象。2.加入亚硫酸钠、氢氧化钠等强电解质溶液，溶液导电性大大增强，有明显的电解现象。此时溶液中放电的离子与阴阳极的电极电势有关，并非只有H+和OH-放电了，且由于用到的电极，即大头针上镀有镍，镍破损后裸露的铁也可以参与电极反应，所以通电后会有不同现象产生。3、电解后的爆鸣实验，氢气的爆鸣声不仅与收集到的气体量有关，也跟氢气和氧气

8、的比例有关。若氢气远远高于氧气的量，则点燃时听到“砰”的声音，而不是尖锐的爆鸣声；若氧气远远高于氢气的量，由于氢气不足，可能没法点燃肥皂泡。4、中学实验中还有以下几个实验可以利用微型实验：例如：钠与水的反应：2Na+2H2O2NaOH+H2↑装置图：图2金属钠与